Engineering
Centrale mareomotrice
Trattieni la marea dietro la diga della laguna, poi lasciala passare attraverso le turbine. Genera in riflusso o in entrambi i sensi, scegli il salto da cui partire, oppure manovra tu stesso le paratoie e le turbine, e confronta l’energia che dà ogni marea.
Cosa succede
Una diga separa dal mare 10 km². Il mare sale e scende di 3 m sopra e sotto il livello medio ogni 12 h 25 min; il livello del bacino cambia solo attraverso la diga – tramite paratoie di 1500 m² e tramite otto turbine a bulbo di 7 m di diametro, ciascuna un’apertura che lascia passare Q = C·A·sqrt(2g·Δh). Il gestore tiene chiuse le paratoie mentre la marea crea un salto tra il mare e il bacino, poi lascia passare l’acqua attraverso le turbine, che trasformano ρg·Q·Δh in elettricità con un rendimento dell’88 % e sono limitate a 20 MW ciascuna. La generazione in riflusso riempie il bacino attraverso le paratoie mentre la marea sale e genera mentre scende; la generazione bidirezionale sfrutta entrambe le fasi.
La generazione in riflusso che parte con un salto di 3 m dà 311 MWh per marea; la generazione bidirezionale 409 MWh; in riflusso, partendo a 2 m si ottengono 283 MWh, a 4 m 328 MWh. Un bacino riempito con l’alta marea e svuotato con la bassa marea conterrebbe ρg·A·(2a)²/2 = 503 MWh: aspettare il salto costa salto, e generare richiede tempo.
Modello: il bacino è un unico livello su un’area fissa, A·dh/dt = Q; le portate sono efflussi da luci, smussati negli ultimi 5 cm di salto; una marea con una sola armonica; RK4 a passi di 10 s. Niente onde, niente inerzia dell’acqua nei condotti, nessuna variazione del rendimento delle turbine con il salto.
Da provare
Osserva un’intera marea con la generazione in riflusso: il bacino si riempie, trattiene l’acqua e genera mentre il mare si ritira. Passa alla generazione bidirezionale e confronta l’energia dell’ultima marea.
Equazioni del modulo
Equazioni η_s = a·cos(2πt/T) A·dh/dt = Q_s + Q_t Q = C·A·sqrt(2g·|Δh|)·sign Δh P = η·ρg·Q_t·Δh ≤ 8 × 20 MW
